我国西天山地区(80°09′42″-84°56′50″E,42°14′16″-44°55′30″N)原始森林，植被类型完整，林型简单，树种单纯，云杉面积和蓄积量分别占整个天山林区云杉林的54％和62％，是天山森林生态系统的典型代表。西天山地区充分接纳来自大西洋的湿润气流，降水充沛，气候温和，树木生长的气候条件相对适宜。目前大量研究指出，随着气候持续变暖和水分蒸腾作用加强，北半球中高纬度森林出现大范围的生长下降，甚至死亡。因此，本研究利用不同采样方法（树轮气候学传统采样、树轮生态学样方采样），通过对西天山典型雪岭云杉林区树轮样品的采集，在乌孙山北坡建立了3个不同海拔梯度的和长时间序列（～300年）的树轮宽度年表及δ13C序列;同时，在库尔德宁地区3个不同海拔上建立了样方水平的树木生长曲线及树轮δ13C序列。在此基础上计算了多种指示树木生长的指标（断面积指数，水分利用效率等），分析了树木生长及水分利用效率的长期变化特征;探讨了全球气候变化（温度升高，CO2浓度增加）背景下，西天山地区森林树木生长变化趋势及其对这些气候要素的响应模式。　　本研究主要得出以下结论:　　1)基于西天山乌孙山地区雪岭云杉长时间尺度上树木断面积指数(BAI)与水分利用效率(iWUE)序列的树木生长变化趋势及其对二氧化碳浓度升高生理响应的分析显示，该地区树木生长自1850年起存在明显“两升两降”的变化，产生该变化型的原因与当地的气候干湿状况密切相连，并检测到二氧化碳肥化效应作用的证据，在较为干旱的1965-1983时段，BAI呈上升趋势，iWUE增长呈最强增长模式，响应对比指数(Response contrast，RC)为正值。　　2)对不同海拔梯度上断面积指数(BAI)与水分利用效率(iWUE)变化进行探讨，发现高海拔树木对于CO2浓度升高呈现为最强响应模式，但是在1980年之后由主动响应转变为被动响应，水分利用效率较为稳定，未持续上升;低海拔树木响应则介于主动与最强响应模式之间。不同海拔树木自1960年以来水分利用效率均显著增长;但是海拔下限处树木生艮受到了明显的干旱胁迫影响，而上限树木生长则保持稳定且iWUE增长速率在1980年后出现降低现象。　　3)对基于样方采样获得的库尔德宁树轮宽度序列采用多种去趋势方法分析，结果表明，近50年来，海拔下限树木生长表现出显著的下降趋势，而上限树木存在明显上升。气候响应分析表明，下限树木生长主要受到高温导致的干旱胁迫的影响，而在上限，限制树木生长的主要因素是温度。基于样方水平上“年龄分类法”的稳定碳同位素分析显示，海拔下限树木△BAI与△iWUE变化呈现为负相关，表明树木生长受到了明显的干旱胁迫，而在海拔上限△BAI与△iWUE变化存在显著的正相关，表明iWUE的升高可能促进了该样方内树木的生长。　　4)对样方采样点库尔德宁地区进行了森林净初级生产力(NPP)的模拟。结果显示，NPP存在一定的上升趋势，并且与当地不同海拔的树木年轮宽度标准指数(Tree ring-width standard index，RWSI)均存在较高的相关性，表明在年际变化上树轮宽度指数对NPP变化具有较好的代表性。利用耦合模式国际比较计划(CMIP5)中CNRM-CM5模式在不同典型浓度路径(RCPs)情景下的数据对当地2006-2100年期间NPP的变化趋势进行预测分析，发现在中、高浓度排放情景下，NPP下降趋势明显;与气候变量在不同时段变化值的对比分析显示，在温度持续升高的背景下，降水的增加对天山森林生态系统净第一性生产力有显著影响。